Instrument de bord (aéronautique)
Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.
Vous avez de 
Les instruments servent à présenter au pilote toutes les informations qui lui sont utiles au maintien en vol de son avion, à sa navigation, à ses communications avec les infrastructures de la gestion du trafic aérien et lui permettent d'interagir avec son avion.
Ils sont regroupés sur le tableau de bord aussi près que possible du pilote. Les quatre instruments de base sont toujours disposés de la même façon (en configuration de T basique) : l'horizon artificiel au centre, l'anémomètre à sa gauche, l'altimètre à sa droite, le gyro directionnel ou plateau de route en dessous. Cette disposition permet d'optimiser le circuit visuel au cours du vol. La disposition des autres instruments est relativement standard mais varie d'un avion à l'autre. Avec la généralisation des écrans rassemblant toutes les informations du T de base sur une seule surface de visualisation, les instruments conventionnels ne sont conservés sur les planches de bord équipées d'écrans qu'à titre d'instruments de secours pour pallier une éventuelle défaillance des systèmes électroniques.
Ils peuvent être présentés sous forme classique (voir la première image ci-dessous) ou leurs informations intégrées dans un écran (voir poste de pilotage de l'A319). À noter que les photos correspondent à des avions différents dans des situations de vol différentes ; les indications des instruments ne correspondent donc pas.
[modifier] Les différents types d'instruments
[modifier] Compas magnétique
Il utilise le champ magnétique terrestre comme référence.
Il est constitué d'une lunette de lecture sur un boîtier étanche rempli d'un liquide dans lequel se déplace librement un équipage mobile formé par une rose des caps et des barreaux aimantés. C'est un instrument peu précis qui donne des indications fausses dès que l'avion n'est pas stable sur une trajectoire rectiligne, horizontale et à vitesse constante. Il est néanmoins utile, notamment lors de prises de caps, ou de repères géographiques (voir article boussole).
[modifier] Instruments aérodynamiques (ou anémobarométriques)
Ils utilisent les propriétés liées à la pression de l'air environnant. Une sonde (appelée tube de Pitot) disposée sur l'avant du fuselage ou de la voilure permet de mesurer une pression dynamique (ou pression totale) à un endroit où la pression créée par l'écoulement de l'air autour de l'avion (vent relatif) et la pression atmosphérique régnante s'additionnent. Des prises d'air disposées sur le côté du fuselage de l'aéronef permettent de mesurer la pression atmosphérique pure (pression statique) à un endroit où le déplacement de l'air n'a aucun effet. La vitesse de l'avion par rapport au vent peut alors être déduite de la différence entre pression totale et pression statique. Le système installé sur les aéronefs est désigné anémobarométrique (voir plus bas anémomètre).
[modifier] Altimètre
Un altimètre est un simple baromètre (exactement le même qui sert aux météorologistes pour lire une pression atmosphérique), sauf que celui-ci est étalonné pour indiquer directement une information d'altitude exprimée en pieds ou en mètres.
Les scientifiques on mit au point une échelle, qui met en relation une pression statique directement avec une information d'altimétrie.
On considère en atmosphère standard que 1 hPa (hectoPascal) correspond à 27 ft (pieds).
Pour mémoire la référence de l'atmosphère standard (ou atmosphère type OACI) a été réalisée au niveau de la mer (Marseille) à une température de 15°C, 0% d'humidité et une pression atmosphérique de 1 013,25 hPa .
La pression atmosphérique change constamment ; il faut donc recaler l'altimètre pour avoir une information correcte.
Différents calages altimétriques : (voir langage (aéronautique), Code Q)
- QNH : indique une altitude. Le "0" de l'altimètre correspond au niveau de la mer en atmosphère standard.
- QFE : indique une hauteur. Le "0" de l'altimètre correspond à une altitude topographique (en cours de disparition, remplacé par les radiosondes sur les avions de ligne).
- Calage au FL (pour Flight Level, en français Niveau de Vol). Le "0" de l'atimètre correspond à l'altitude où l'on rencontre la pression atmosphérique standard ( 1013,25 hPa ). On indique ensuite l'altitude par tranches de centaines de pieds. Ex : le FL 100 correspond à une altitude de 10 000 pieds au-dessus de l'altitude "1013,25 hPa". En raison de la variation constante de la pression atmosphérique, les FL se déplacent continuellement, dans le sens vertical.
Ce calage est très utilisé pour les avions de ligne, ainsi que pour la délimitation de zones aériennes fixes, telles les TMA, CTR, et autres zones d'approches ou d'interdictions de survol.
[modifier] Anémomètre (badin)
Les premiers instruments de mesure de la vitesse étaient constitués d'un levier vertical articulé autour d'un pivot et supportant une palette rectangulaire orientée perpendiculairement à l'écoulement du vent relatif et une aiguille. Il était maintenu en position zéro par un ressort calibré (principe du peson). La pression du vent faisait déplacer l'aiguille sur un cadran pour indiquer la vitesse air. Conçu en 1910, il était désigné indicateur Etévé du nom de son inventeur Albert Etévé.
Ce système était appelé antenne à déflection sur le Stampe SV4. En 1965, certains Tiger Moth en étaient encore équipés.
Aujourd'hui, le dispositif utilisé est un instrument appelé badin en France (du nom de son inventeur, Raoul Badin) associé au tube de Pitot. C'est un manomètre étalonné en fonction de la loi de Bernoulli qui convertit une différence entre pression dynamique et pression statique en vitesse de l'avion par rapport à l'air. Elle est généralement mesurée en nœuds, mais, sur quelques avions français et sur les avions russes, elle est donnée en kilomètres par heure. L'anémomètre donne la vitesse indiquée (Vi) ou vitesse lue. Cette vitesse correspond à la vitesse propre (Vp) ou vitesse vraie à la pression de 1 013,25 hPa (au niveau de la mer en atmosphère standard) et à la température de 15°C. Avec la baisse de la densité de l'air, donc en montant, la vitesse propre est supérieure à la vitesse indiquée (une approximation peut être faite en ajoutant 1% par tranche de 600 pieds au dessus de la surface 1 013 hPa).
Les arcs de couleurs donnent les vitesses à ne pas dépasser. L'arc vert définit les conditions normales d'utilisation de l'avion (braquage des commandes à fond sans risque de détérioration), l'arc jaune les vitesses à ne pas franchir en air turbulent, l'arc blanc la zone où l'on peut utiliser les traînées (volets, trains d'atterrissage, etc.) et le trait rouge la limite à ne pas dépasser sans risque pour la structure de l'appareil.
Pour des avions volant à des vitesses proches de celle du son ou au-delà, d'autres lois sont utilisées, ainsi que d'autres instruments (machmètre).
enfin bref,pour bien comprendre le role de l'altimetre c'est un instrument qui nous montre la vitesse aérodynamique ou (vitesse relatif) createur de portance de l'avion(cette instrument est necessaire pour le decollage de l'avion)
[modifier] Variomètre
Dans sa version classique, cet intrument utilise les variations de pression statique pour indiquer des variations d'altitude, c'est-à-dire des vitesses verticales. De l'air à la pression statique extérieure est stocké dans une bouteille appelée capacité qui se met à pression avec un temps connu. La pression dans la capacité est donc en retard par rapport à la pression courante. Au moment de la mesure, l'instrument fait la différence entre la pression extérieure et la pression de la capacité. À noter que la variomètre fonctionne avec un léger temps de retard, dû au temps de remplissage de la capacité.
Il existe une version différente, où l'instrument est appellé à énergie totale (ou variomètre compensé). Il indique la variation de la somme de l'énergie cynétique (due à la vitesse), et de l'énergie potentielle (due à l'altitude). Il est utilisé pour la pratique du vol à voile, où il est intéressant de connaître la vitesse verticale de la masse d'air, et ce même lors d'une ressource. En effet en vol à voile, l'absence de moteur fait que la seule cause possible d'une augmentation de l'énérgie est une masse d'air ascendante (les frottements sont négligés). Le variomètre à énergie totale déduit donc la vitesse verticale de la masse d'air, en fonction des variations de l'énergie totale.
[modifier] Instruments gyroscopiques
Ils utilisent les propriétés des corps en rotation rapide que sont les gyroscopes : fixité de l'axe du rotor dans l'espace absolu, couple gyroscopique, précession. Les gyroscopes classiques sont entraînés par une pompe à vide ou un moteur électrique qui leur confère une vitesse de rotation très élevée (10 000 t/mn dans le premier cas, 20 000 t/mn dans le second).
[modifier] Gyro compas / Gyro Directionnel
Il s'agit d'un gyroscope à deux degrés de liberté qui permet de conserver une référence de cap de façon beaucoup plus précise qu'un compas magnétique. Il est asservi à une vanne de flux qui permet de le recaler automatiquement en fonction du champ magnétique terrestre. Il est aussi appelé plateau de route.
[modifier] Horizon artificiel
Il s'agit d'un gyroscope à deux degrés de liberté qui permet de visualiser l'attitude de l'avion par rapport à ses axes de roulis et de tangage et plus précisemment de leurs angles avec un plan horizontal : assiette et inclinaison.
[modifier] Indicateur de virage et de dérapage (bille-aiguille)
L'indicateur de virage est un gyroscope à un degré de liberté qui permet de visualiser le taux de virage (et non l'inclinaison) de l'avion.
Il est associé à une bille qui se déplace dans un tube incurvé selon la verticale apparente et qui visualise le dérapage de l'avion. La bille fonctionne simplement par gravité. En effet, quand le dérapage est nul et le vol symétrique, la gravité relative (gravité équivalente créée par le poids et la force centrifuge) est selon l'axe vertical de l'avion. Si la gravité relative forme un angle avec la verticale du planeur, c'est qu'il existe un dérapage. En vol à voile, l'indication donnée par la bille est souvent doublée par un fil de laine collé par sur la verrière. Le fil de laine est collé par une de ses extrémités, et la dizaine de centimètres du fil (souvent de couleur rouge) se déplace avec le vent relatif. Le fil indique alors l'angle entre le vent relatif et l'axe du planeur, ce qui est la définition du dérapage.
[modifier] Centrale à inertie
La centrale à inertie (en anglais Inertial Navigation System, INS) est composée de 3 gyroscopes à 3 degrés de liberté et d'un trièdre d'accéléromètres. Après une phase de stabilisation, tous les mouvements de l'avion autour de la position de référence sont connus. Elle remplace donc l'horizon artificiel et le gyro directionnel. Par intégration des signaux des accéléromètres, les vitesses de l'avion selon les trois axes sont calculées dans le référentiel terrestre. La position de l'avion est ainsi calculée toujours dans le référentiel terrestre, faisant ainsi abstraction des mouvements dus aux courants aériens. La dérive de position est de l'ordre du mile marin à l'heure. Ce système est donc insuffisant pour déterminer l'altitude avec une précision suffisante. Pour corriger les défauts, il existe plusieurs méthodes dont le couplage barométrique ou encore le couplage avec un GPS. Les avions de ligne devant franchir les océans en empruntant les espaces MNPS sont équipés de trois centrales de ce type. On trouve deux types de centrale, celles qui sont équipées de gyroscopes mécaniques ou les plus modernes qui sont équipées de gyrolasers.
[modifier] Gyrolaser
Un gyrolaser est composé d'un circuit de lumière parcourant un triangle équilatéral. La source de lumière est appliquée au milieu de la base du triangle, ou elle est séparée en deux faisceaux vers les deux angles inférieurs du triangle où sont placés deux miroirs qui redirigent les deux faisceaux de lumière vers le troisième sommet. Si le triangle est animé d'un mouvement de rotation dans son plan, les vitesses de propagation des deux branches de lumière ne sont plus identiques. Une interférence est alors observable au sommet du triangle. Un détecteur peut alors compter les raies de cette interférence dont la fréquence est proportionnelle à la vitesse de rotation du triangle sur lui-même. En montant trois dispostifs de ce type selon un trièdre, et en traitant les signaux, il devient possible de déterminer tous les mouvements d'un avion selon ses trois axes comme avec un gyroscope mécanique. En ajoutant les accéléromètres et le traitement de leurs signaux, une centrale à inertie a été reconstituée.
[modifier] Radioaltimètre
Il utilise un radar placé sous le fuselage.
Utilisé pour les approches finales, il indique de façon très précise (à 50 cm près) la hauteur de l'avion par rapport au sol.
[modifier] Instruments de radio navigation
Ils utilisent des stations au sol ou des satellites pour fournir des indications sur la position de l'avion dans l'espace.
[modifier] Radiocompas (ADF - Automatic Direction Finder)
- Une antenne sur l'avion capte un signal radio (dans la bande de fréquence de 190 kHz à 1750 kHz) émis par un émetteur au sol appelé NDB (Non Directional Beacon). L'information délivrée au pilote est présenté par une aiguille qui indique la direction de cette station.
[modifier] VOR (VHF Omnidirectional Range)
- Une antenne sur l'avion capte un signal radio (dans la bande de fréquence de 108 à 118 MHz) émis par un émetteur au sol appelé VOR. L'information délivrée au pilote est présenté par une aiguille qui indique le cap à suivre pour se diriger (ou s'éloigner, selon la sélection) vers cette station.
[modifier] RMI (Radio Magnetic Indicator)
- Il combine sur un même instrument les fonctions ADF et VOR et donne le cap à suivre pour se diriger (ou s'éloigner, selon la sélection) vers ces stations.
[modifier] DME (Distance Measuring Equipment)
- Un équipement sur l'avion échange un signal radio (dans la bande de fréquence de 960 à 1215 MHz) avec une station au sol. L'information délivrée au pilote est la distance oblique à cette station, sa vitesse de rapprochement (ou d'éloignement) ainsi que le temps nécessaire pour la rejoindre.
[modifier] ILS (Instrument Landing System)
- Une antenne sur l'avion capte deux signaux radio (dans la bande de fréquence de 108,1 à 111,95 MHz) lors des approches. L'information délivrée au pilote est l'écart de sa trajectoire par rapport à l'axe de la piste et la pente qu'il doit tenir pour aboutir au seuil. L'ILS est utilisé pour les atterrissages tous temps en IFR.
Correction L'indication "droite gauche" est vehiculée par une émission VHF ( de 108.1 à 111.95 Mz) tandis que l'indication "haut bas " est véhiculée par une émission UHF (de 334.7 à 330.95 Mhz)
[modifier] GPS (Global Positioning System)
- Appareil disposant d'une antenne qui capte un signal radio UHF émis par une constellation de satellites. L'information délivrée au pilote est sa position sur le globe terrestre (latitude, longitude et, avec une mauvaise précision, altitude), sa route vraie ainsi que sa vitesse par rapport au sol.
[modifier] Système de figuration électronique
[modifier] Systèmes de figuration électronique (EFIS - Electronic Flight Instruments System)
- Ils permettent de visualiser sur des écrans (PFD - Primary Flight display, ND - Navigation Display) l'ensemble des paramètres nécessaires au pilote. De la même façon, des écrans (ECAM - Electronic Centralised Aircraft Monitoring sur Airbus) permettent d'afficher les paramètres moteurs.
Sur DO328, L'EICAS (Engine Indicating ans Crew Alerting System) est un ecran central divisé en 2 parties, la 1ere qui symbolise les parametres moteurs, et la 2eme le CAS FIELD dans laquelle est centralisée toutes les informations et alarmes de l'avion, avec un code couleur selon l'importance du message Cyan: Information; Jaune: message de dysfonctionnement mineur ou illogique, Magenta pour les alarmes ou pannes majeures a traiter d'urgence par l'equipage.
[modifier] Système de gestion de vol
[modifier] Système de gestion de vol (FMS - Flight Management System)
- Il permet grâce notamment à une centrale inertielle couplée à un calculateur d'assister le pilote pendant le vol. Il lui fournit des renseignements sur le pilotage, la navigation, les estimées, la consommation, etc.
[modifier] Systèmes automatiques de contrôle de vol
Ces 2 systèmes partagent le ou les mêmes calculateurs. Ils fonctionnent selon 3 phases : armé (le calculateur acquiert les données), capture (le calculateur indique les corrections à effectuer), maintien (le calculateur tient les paramètres).
[modifier] Directeur de vol (DV)
- Il fournit au pilote une aide en lui indiquant le sens et l'amplitude des manœuvres à effectuer pour amener l'avion dans une configuration de vol ou sur une trajectoire sélectionnée. Il se présente sous la forme de moustaches sur l'horizon artificiel qu'il s'agit de faire correspondre avec la maquette de l'avion qui y figure.
[modifier] Pilote automatique (PA)
- Il permet, grâce à un ensemble de servocommandes, d'asservir l'avion dans une configuration de vol (mode de base) ou sur une trajectoire donnée (mode supérieur).
[modifier] Instruments de surveillance des paramètres moteurs et autres systèmes
[modifier] Manomètres
- Ils indiquent les pressions d'huile, de carburant ou d'admission.
[modifier] Tachymètre
- Il indique le régime du moteur (en tr/min) ou du réacteur (en% d'un régime nominal).
[modifier] Systèmes d'alarmes
[modifier] Avertisseur de décrochage
- Il permet de prévenir (par un signal sonore ou une vibration du manche) le pilote lorsque l'avion s'approche de l'angle d'incidence maximum avant décrochage.
[modifier] Avertisseur de proximité du sol
- L'avertisseur de proximité du sol (GPWS - Ground Proximity Warning System) permet de prévenir (par un message vocal « terrain » ou « pull up ») le pilote lorsque l'avion s'approche du sol.
Une version améliorée possède en plus une cartographie plus ou moins fine du terrain qui est présentée aux pilotes sur les écrans EFIS en cas d'alarme.
[modifier] Dispositif d'évitement de collisions
- Le dispositif d'évitement de collisions (TCAS - Traffic and Collision Avoidance System) permet de prévenir (sur un écran et par un message vocal « trafic ») le pilote lorsque l'avion s'approche d'un autre avion. Il peut également proposer (en se synchronisant avec le TCAS de l'autre appareil : coordination des manœuvres) une manœuvre d'évitement dans le plan vertical ("climb": monter, "descend": descendre).
Le BEA préconise de suivre les instruction du TCAS en priorité sur les instructions données par le Contrôle aérien (suite à la collision en plein ciel de 2 avions au-dessus de la Suisse)
[modifier] Voir aussi
- Aéronautique ~ Aviation ~ Avion ~ Helylux ~ IFR ~ Planeur ~ Unité en aviation ~ VFR ~ Instrument de navigation ~ Papi ~ Vitesses (aérodynamique)
[modifier] Liens externes
Équipementiers
- http://www.bendixking.com/
- http://www.garmin.com/aviation/
- http://www.thalesgroup.com/aerospace/home/
- http://www.rockwellcollins.com/
- http://www.avidyne.com/
- http://www.smiths-aerospace.com/
- http://www.nsd.es.northropgrumman.com/
Realisation d'instruments virtuels
 |
Portail de l'aéronautique – Accédez aux articles de Wikipédia concernant l’aéronautique. |
